Introduction to Network Layer Protocols

目录

一、IP数据格式

   1.网络层的功能

   2、IP数据包格式

二、ICMP协议介绍

 三、广播域

四、ARP协议

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一、IP数据格式

   1.网络层的功能

•  定义了基于IP协议的逻辑地址,就是IP地址
•  连接不同的媒介类型
•  选择数据通过网络的最佳路径,完成逻辑地址寻址

   2、IP数据包格式

        IPThe packet format is divided into20字节的固定部分,表示每个ip数据包必须包含的部分,和40字节的可变长部分.

• 版本号（4bit）：指IP协议版本.并且通信双方使用的版本必须一致,目前我们使用的是IPv4,表示为0100

• 首部长度（4）：IP数据包的包头长度

• 优先级与服务类型（8）：该字段用于表示数据包的优先级和服务类型.通过在数据包中划分一定的优先级,用于实现 QoS（服务质量）的要求.

• 总长度（16）：IP数据包的总长度,最长为 65535 字节,包括包头和数据.

• 标识符（16）：该字段用于表示IP数据包的标识符.当IP对上层数据进行分片时,它将给所有的分片分配一组编号,然后将这些编号放入标识符字段中,保证分片不会被错误地重组.标识符字段用于标志一个数据包,以便接收节点可以重组被分片的数据包

• 标志（3）：和标识符一起传递,指示不可以被分片或者最后一个分片是否发出(完整)

• 段偏移量（13）：在一个分片序列中如何将各分片连接起来,按什么顺序连接起来

• TTL生命周期（8）：可以防止一个数据包在网络中无限循环的转发下去,每经过一个路由器 -1,当TTL的值为0时,该数据包将被丢弃 0-255

• 协议号（8）：封装的上层哪个协议,ICMP:1 TCP:6 UDP:17

• 首部校验和（16）：这个字段只检验数据报的首部,不包括数据部分.This is because the datagram goes through the router once,都要重新计算一下首部校验和（因为,一些字段如生存时间、标志、片偏移等可能发生变化）

• 源地址（32）：源ip地址,表示发送端的IP地址

• 目标地址（32）：目标ip地址,表示接收端的IP地址

• 可选项：选项字段根据实际情况可变长,可以和IP一起使用的选项有多个.例如,可以输入创建该数据包的时间等.在可选项之后,就是上层数据

  注：根据实际情况可变长,例如创建时间等上层数据.

二、ICMP协议介绍

        ICMP协议用来在网络设备间传递各种差错和控制信息,对于收集各种网络信息、诊断和排除各种网络故障等方面起着至关重要的作用,ICMPUsed to detect the bidirectional connectivity of the network.

        pc1和pc2If the data cannot be sent directly, use the following method to detect：

        1.ping 自己 127.0.0.1 硬件

        2. 看双方地址是否有问题

        3. 看网关是否有问题 

        4. 防火墙策略是否有问题

        Ping是网络设备、Windows、Unix和Linux平台上的一 个命令,其实是一个小巧而实用的应用程序,该应用基 于ICMP协议. Ping常用于探测到达目的节点的网络可达性.

ping选项:

1、显示自己 IP地址 ipconfig

 

 

2.ping --help 显示帮助命令 

 

 3.-t 长ping

    ping -t ip地址 长ping ctrl+c 停止

4.-a 将地址解析为主机名

   ping -a ip 地址 显示主机名

 5.-l size 发送缓冲区大小

   ping -l 指定包的大小（1600 2000） ip地址

6.-w 超时等待时间 

   ping -w 指定等待时间（默认是秒：2 ） ip 地址

7.-n 指定ping 几次

   ping -n 指定的次数（5） ip 地址

   

注：

ping的通一定通

ping不通不一定网络不通

tracert 也是 icmp协议

 三、广播域

If a machine sends a broadcast,Then the machine that can receive the message 都是在 同一广播域

四、ARP协议

1、ARP协议：ARP协议是地址解析协议（Address Resolution Protocol）是通过解析IP地址得到MAC地址的,是一个 在网络协议包中极其重要的网络传输协议,它与网卡有着极其密切的关系,在TCP/IP分层结构中,把ARP划分为网络层.

2、ARP工作原理：

（1）当PC1想发送数据给PC2,首先在自己的本地ARP缓存表中检查主机PC2的MAC地址是否存在.

（2）如果PC1缓存中没有找到响应的条目,它将询问主机PC2的MAC地址,从而将ARP请求帧广播到本地网络的所有主机,该帧中包括源主机PC1的IP、MAC地址和PC2的IP地址、广播MAC地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）.本地网络中的所有主机都接收到ARP请求,并且检查是否与自己的IP地址相匹配.如果发现请求中IP地址与自己IP不匹配,则丢弃ARP请求.

• （3）主机PC2确定ARP请求中得IP地址与自己的IP地址匹配,则将主机PC1的地址和MAC地址添加到本地ARP缓存表中.

（4）主机PC2将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机PC1（数据帧为单播）.

（5）主机PC1收到PC2发的ARP回复消息,将PC2的IP和MAC地址添加至自己ARP缓存表中,本机缓存是有生存期的,ARPThe default valid time of the cache table120s.当超过该有效期后,则将重复上面过程.主机PC2的MAC地址一旦确定,主机PC1就能向主机PC2发送IP信息.

windows当中如何查看arp缓存表（静态arp和动态arp）

1.arp -a ###查看arp缓存表

2.arp -d ###不加ip清除所有

3.arp -d [IP] ###加ip 只删除改Ip

4.arp -s IP MAC ###删除arp静态绑定

3、 华为系统中的ARP命令

• [Huawei]dis mac- address ## #查看mac地址信息
• [Huawei]arp static <IP> <MAC> ## #绑定ARP
• [Huawei]undo arp static <IP> <MAC> ###解绑定
• <Huawei>reset arp all ###清除mac地址表

总结：Today I learned about network layer protocols and applications,包括ip数据格式、arp协议和icmp协议,Also practice knocking some commonly used             ping命令